JP4211437B2

JP4211437B2 - Random access burst signal receiving apparatus and method

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Publication number: JP4211437B2
Application number: JP2003061329A
Authority: JP
Inventors: 博紀田中
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: JP2004274317A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤＭＡ（code division multiple access:符号分割多元接続）通信システムに関し、特に、ランダムアクセスバースト信号受信装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤＭＡ通信方式では拡散符号で拡散された受信信号に、受信側でこれを逆拡散する拡散符号のチップタイミング（受信タイミング）を正しく同期させることが不可欠である。特に、移動体通信のように時々刻々変化する多数の受信パスが存在する場合には、常時、最も適切な受信パスを選択し、それぞれの受信パスの受信タイミングを正しく受信信号に同期、追尾させることが必要となる。
【０００３】
ＣＤＭＡ受信装置の受信パスをサーチするためのディレイプロファイルを求める場合、従来、受信複素ベースバンド信号（デジタル受信信号は複素ベースバンド信号の同相（Ｉ）成分を実数部、直交(Ｑ)成分を虚数部とする複数すなわちベクトル値の時系列データとして表される）の位相が大きく変化しないと考えられる一定期間、同相加算し（ベクトル量のまま加算する）、ベクトル値のディレイプロファイルを求め、これを適宜周期にわたって電力加算して(Ｉ成分とＱ成分の２乗和よりなるスカラー量の電力値を加算)、所要のディレイプロファイルを得ていた。これは、無線帯域信号の伝送路の変化が小さければ、同相加算の方が電力加算より良いＳ／Ｎ比（信号／雑音比）が得られるからである。
【０００４】
実際には、伝送路の伝搬特性は、時々刻々変化する。伝送路の伝搬特性の変化により、受信複素ベースバンド信号の位相が変化した場合に、同相加算を続けると、ベクトル加算により、有意な信号成分が相殺されてしまい、有効なディレイプロファイルを得ることができなくなる。
【０００５】
従って、画一的に、一定期間、フェージングベクトルを、同相加算して、ベクトル加算されたディレイプロファイルを求め、これを、電力加算してディレイプロファイルを求めるという従来の方法では、特に移動体通信のように伝送路の状況が大きく変化する場合には、必ずしも有効なディレイプロファイルが得られない、という問題点がある。
【０００６】
ここで、フェージングベクトルについて簡単に説明しておくと、１タイムスロットがＬシンボルからなる送信信号が拡散率（１シンボルあたりの拡散符号のチップ数）Ｍで拡散され送信されているとき、ｎ＋１番目のスロットのｍ＋１番目のシンボルの信号成分は、既知のパイロットシンボルＰｎ（ｉ）に対する受信パスの遅れをτとすると、Ｓ（２ＬＭｎ＋２Ｍｍ＋τ）からＳ（２ＬＭｎ＋２Ｍｍ＋２Ｍ−１＋τ）までの時系列データに拡散されており、当該シンボルに対する相互相関値Ｒｎｍ（τ）がベクトル値として与えられる。
【０００７】
Ｒｎｍ（τ）＝Σ_{ｉ＝０〜Ｍ−１}Ｓ（２ＬＭｎ＋２Ｍｍ＋２ｉ＋τ）×ｃｏｎｊ（Ｐｎ（ｉ））
【０００８】
ここで、ｃｏｎｊは複素共役を表す。本明細書では、このようにして得られた相互相関値をフェージングベクトルという（例えば特許文献１参照）。
【０００９】
連続波受信の場合、復調器で得られるフェージングベクトルの位相角を用いて、パスサーチにおける同相加算回数を制御することが可能であることが知られている（例えば特許文献１参照）。すなわち、上記特許文献１には、ベクトル加算の継続回数を可変とし、一定周期毎に生成されるディレイプロファイルのそれぞれに反映される複素ベースバンド信号の位相角の変化を監視し、位相角が一定の閾値よりも大きく変化した場合、ベクトル加算の継続を打ち切り、それまで同相加算されたディレイプロファイルを電力加算の対象とするパス・サーチ方法が開示されている。また、フェージング周期に応じた同相加算シンボル数を算出し、算出された同相加算シンボル数だけ同相加算することで、現在のフェージング状態にあった精度のよい遅延プロファイルを作成するようにした構成も知られている（例えば特許文献２）。さらに、伝搬環境への追従性を向上させるようにしたパス検出方式として、同相加算器での加算結果をサイクリックに保持することで、常に最新の加算周期タイムスロット分の加算結果を利用してパス検出処理を起動することで、精度を劣化させることなく、パス検出処理の起動回数を増加させることができるようにしたものも知られている（例えば特許文献３）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２４４３６６号公報（第４−７頁、第１図、第７図）
【特許文献２】
特開２００２−２１７７８５号公報（第８−９頁、第１図）
【特許文献３】
特開２００１−３２６５８４号公報（第４−５頁、第１図）
【００１１】
３ＧＰＰ等の仕様にも規定されているように、ランダムアクセスチャネルを用いたランダムアクセスバースト信号は、端末（ＵＥ）からの「プリアンブル」と呼ばれる固定的な信号パターンの受信側装置での検出を契機に、端末からのデータ器のバースト信号の受信側装置での受信が開始される構成とされる。プリアンブル（ＲＡＣＨｐｒｅａｍｂｌｅｐａｒｔ）については、以下の非特許文献１等が参照される。
【００１２】
【非特許文献１】
3GPP TS 25.211 V5.1.0(2002-06)(3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (FDD) (Release 5) ) 5.2.2.1 Physical Random Access Channel 7.3 PRACH/AICH timing relation インターネットURL<http://www.3gpp.org/ftp/Specs/2002-06/Rel-5/25-series/25213-510.zip>
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ランダムアクセスバースト信号の場合、バースト信号のリアルタイム受信であるため、データ復調器からパスサーチ部へフィードバックをかけることで、パスサーチにおける同相加算回数を制御する構成とした、従来の手法（例えば特許文献１）を用いることができない。
【００１４】
また、ランダムアクセスバースト信号のようなプリアンブル部とデータ部が分離している信号の受信においては、プリアンブルの受信部とデータ部の受信部とが互いに独立した構成とされており、データ部の情報（例えば復調器から得られるフェージングベクトル）を基にディレイプロファイルを生成しているため、伝搬環境に適応した制御を行うことは、著しく困難である。
【００１５】
そして、移動体無線通信において、ランダムアクセスバースト信号の受信（基地局での受信）は、移動局の想定される移動速度の範囲内で最適化されている。このため、例えば移動局が想定移動速度よりも高速移動する等して伝搬路状況の変化量が大きい場合には、全く受信できない、という問題がある。
【００１６】
したがって、本発明の主たる目的は、バースト信号毎の位相変化量に適応したディレイプロファイルを生成することができ、伝搬環境に適応した制御を可能とする装置及び方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明の１つのアスペクトに係る装置は、ランダムアクセスバースト信号の受信において、プリアンブル部の受信時に、プリアンブル部で検出された位相変化量を検出する手段と、前記検出された位相変化量に基づき、データ部のパスをサーチするためのディレイプロファイルを求めるための同相加算回数を制御する手段を備えている。
【００１８】
本発明に係る装置においては、前記第１の手段が、受信信号を入力し、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル部の長さに相当する受信信号シーケンスを複数組に分割したそれぞれの部分受信信号シーケンスについて逆拡散し、該逆拡散して得られたそれぞれの信号と所定パターンとの相関値を求める逆拡散器と、前記逆拡散器で求められた複数の相関値に基づき前記受信信号シーケンスがプリアンブルであるか検出するプリアンブル検出器と、検出されたプリアンブルに対して、前記逆拡散器で求められた前記複数の相関値から、前記プリアンブルにおける位相変化量を検出し、前記位相変化量に応じて、前記相関値の同相加算回数を制御する信号を出力する位相変化検出器と、を備えた構成としてもよい。本発明に係る装置においては、前記第２の手段が、ランダムアクセス送信のデータ部を受信し、前記データ部を逆拡散して得られた信号と所定のパターンとの相関値を算出し、算出された前記相関値の同相加算を、前記位相変化検出器からの同相加算数制御信号によって設定された同相加算回数分行い、前記同相加算された相関結果の電力加算を行い、ディレイプロファイルを生成するデータ部ディレイプロファイル生成器と、を備えた構成としてもよい。
【００１９】
前記目的を達成する本発明の他のアスペクトに係る方法は、ランダムアクセスバースト信号の受信にあたり、プリアンブル部で検出された位相変化量を検出するステップと、前記位相変化量の検出結果に基づき、データ部のパスをサーチするためのディレイプロファイルを求めるための同相加算回数を制御するステップと、を含む。
【００２０】
本発明に係る方法においては、前記第１のステップが、受信信号を入力し、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル部の長さに相当する受信信号シーケンスを複数組に分割したそれぞれの部分受信信号シーケンスについて逆拡散し、該逆拡散して得られたそれぞれの信号と所定パターンとの相関値を求めるステップと、前記複数の相関値から、前記受信信号シーケンスがプリアンブルであるか検出するステップと、前記複数の相関値から、検出されたプリアンブルにおける位相変化量を検出し、前記位相変化量に応じて、ディレイプロファイル生成のための相関値の同相加算回数を制御する信号を制御するステップとを含む構成としてもよい。また前記第２のステップが、ランダムアクセスチャネルのメッセージ部の受信信号を入力した際に、前記受信信号を逆拡散し、逆拡散して得られた信号と予め定められたデータ部の所定のパターンとの相関値を算出し、前記相関値の同相加算を前記第３のステップで制御される回数分行い、同相加算された相関結果を電力加算して、ディレイプロファイルを生成するステップを含むようにしてもよい。
【００２１】
かかる構成の本発明によれば、バースト信号毎の位相変化量に適応したディレイプロファイルを生成することができ、パス検出時に良好な特性を得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して以下に説明する。図１は本発明の一実施の形態の構成を示す図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態に係る受信装置は、プリアンブル逆拡散器１０１と、プリアンブル検出器１０２と、位相変化検出器１０３と、データ部ディレイプロファイル生成器１０４と、データ部パス検出器１０５と、データ部ＲＡＫＥ復調器を１０６と、を備えている。
【００２４】
プリアンブル逆拡散器１０１は、ＣＤＭＡ受信信号を拡散符号で逆拡散を行い、既知のプリアンブル固定パターンとの相関値を算出する回路である。本発明では、プリアンブルの相関値から位相変化を検出するため、プリアンブルの逆拡散、および、逆拡散された信号と固定パターンとの相関値の算出は、プリアンブル長を、好ましくは、前半と後半に１／２に分割して行う。すなわち、プリアンブル逆拡散器１０１は、好ましくは、プリアンブル前半部及び後半部のそれぞれについて、逆拡散し、相関値を算出して、出力する。
【００２５】
なお、ランダムアクセス送信は、最初の獲得指示（fast acquisition indication）を具備したスロット化されたＡＬＯＨＡ（slotted ALOHA）アプローチであり、ＲＡＣＨの１つのプリアンブルは４０９６チップであり、１６チップ長のシグネチャ（最大１６個利用可能）の２５６回の繰り返しよりなる。図示されない端末（ＵＥ）は、アクセススロットという時間間隔のはじめにランダムアクセス送信を開始する。２フレームに１５アクセススロット（アップリンクアクセススロット）があり、５１２０チップ離間している（上記非特許文献１参照）。なお、ＲＡＣＨメッセージ部の１０ｍｓメッセージ部無線フレームは、１スロットあたり２５６０チップの１５スロットよりなり、各スロットは、データ部とコントロール部の２つの部分よりなる。メッセージ・データ部は、１０＊２^ｋビットからなり、拡散係数２５６、１２８、６４、３２に対して、ｋ＝０、１、２、３となる。コントロール部は所定ビットのパイロットビットとＴＦＣＩ（Transport Format Combination Indicator）ビットを有する。
【００２６】
プリアンブル検出器１０２は、プリアンブル逆拡散器１０１の出力結果である２分割されたプリアンブル相関値を合成して、受信電力値を算出し、検出閾値との比較を行い、検出閾値を越えている場合、プリアンブルが検出されたものと判断する。
【００２７】
位相変化検出器１０３は、プリアンブル検出器１０２でプリアンブルが検出されたものと判定されたプリアンブルについて、プリアンブル逆拡散器１０１からの出力結果であるプリアンブル前半部及び後半部の相関値から、プリアンブルにおける位相変化量を算出し、算出された位相変化量から、ディレイプロファイル生成における同相加算回数を制御する。例えば、位相変化量として、プリアンブル前半部の相関値の位相と、後半部の相関値の位相の差分の絶対値をとり、該位相変化量の範囲と、該同相加算回数との対応関係を、ＲＯＭ等のテーブルに予め記憶しておき、同相加算回数を導出するようにしてもよい。
【００２８】
データ部ディレイプロファイル生成器１０４は、プリアンブル検出器１０２からのプリアンブル検出情報と、位相変化検出器１０３からの同相加算数制御信号を受け取り、受信信号がＲＡＣＨのプリアンブル部でなく、ＲＡＣＨのメッセージ部である場合、ＣＤＭＡ受信信号を、データ部拡散符号で逆拡散を行い、既知のデータ部パイロットパターンとの相関値を算出し、位相変化検出器１０３により制御された同相加算数だけ同相加算を行い、さらに、同相加算された相関結果の電力加算を行い、ディレイプロファイルを生成する。
【００２９】
データ部パス検出器１０５は、データ部ディレイプロファイル生成器１０４からのディレイプロファイルと、プリアンブル検出器１０２からのプリアンブル検出情報をうけ、生成されたディレイプロファイルから受信信号の強度レベルを検出し、最適な複数の受信パスを選択し、データ部ＲＡＫＥ復調器１０６でそれぞれのフィンガに割り当てる。
【００３０】
データ部ＲＡＫＥ復調器１０６は、データ部パス検出器１０５で選択された受信パスをそれぞれのフィンガに割り当て、復調処理を行い、受信復調データを出力する。
【００３１】
受信信号の逆拡散と、固定パターンとの相関をとる動作を行うプリアンブル逆拡散器１０１と、プリアンブル検出器１０２は、常時アクティブ状態とされるが、データ部ディレイプロファイル生成器１０４、データ部パス検出器１０５は、プリアンブル検出器１０２で、ＲＡＣＨのプリアンブル部が検出された後、ＲＡＣＨのメッセージ部の受信時にのみ、アクティブ状態（動作状態）とする構成としてもよい。
【００３２】
本実施形態について、図１および主要機能部の詳細図を参照して説明する。
【００３３】
図２は、図１のプリアンブル逆拡散器１０１の一実施例をなす構成例を示す図である。図２を参照すると、プリアンブル逆拡散器１０１は、プリアンブル長（４０９６チップ）を２分割したプリアンブル前半部（前半の２０４８チップ）用の逆拡散器１１１及び相関器１１４と、プリアンブル後半部用（後半の２０４８チップ）の逆拡散器１１２及び相関器１１５と、プリアンブル拡散符号生成器１１３と、プリアンブルパターン生成器１１６と、相関器出力保存メモリ１１７と、を備えている。なお、受信信号系列について、プリアンブル長（４０９６チップ）の分割の仕方としては、前半部分と後半部分の２分割に限定されるものではなく、３つ以上に分割してもよい。また、等分割に限定されるものでなく、それぞれ異なる長さであってもよい。あるいは、分割された受信信号系列の前半部分と後半部分とが一部重なるようにしてもよい。
【００３４】
逆拡散器１１１と１１２は、プリアンブル長を２分割して前半部分および後半部分の受信信号について、ＣＤＭＡ受信信号とプリアンブル拡散符号生成器１１３で生成された拡散符号との逆拡散を行う。相関器１１４と１１５は、逆拡散器１１１と１１２によりそれぞれ逆拡散された受信信号とプリアンブルパターン生成器１１６で生成されたプリアンブル固定パターン（プリアンブルのシグネチャーパターン）との相関値を算出し、相関値を相関値保存メモリ（相関器出力保存メモリ）１１７に一時蓄積する。プリアンブル拡散符号生成器１１３とプリアンブルパターン生成器１１６は、プリアンブル前半部用と後半部用の拡散符号と固定パターンを出力する。
【００３５】
図３は、図１のプリアンブル検出器１０２の一実施例をなす構成例を示す図である。図３を参照すると、プリアンブル検出器１０２は、同相加算器・電力加算器１２１と、電力値変換器１２２と、Ｓ／Ｎ算出器１２３と、比較器１２４と、ノイズレベル算出器１２５と、プリアンブル検出閾値生成器１２６と、を備えている。
【００３６】
同相加算器・電力加算器１２１は、プリアンブル逆拡散器１０１で算出された相関値を逐次読み出し、プリアンブル前半部分の相関値と後半部分の相関値をそれぞれ同相加算または電力加算して合成する。
【００３７】
電力値変換器１２２は、同相加算器・電力加算器１２１の出力を受け、プリアンブル検出電力値を算出する。
【００３８】
ノイズレベル算出器１２５は受信信号を入力しノイズレベルを求める。ノイズレベル算出器１２５は、例えば、サーチ範囲の遠端において受信信号の長時間平均をとることで、ノイズレベルを算出する。
【００３９】
Ｓ／Ｎ算出器１２３は、あらかじめノイズレベル算出器１２５において算出されたノイズレベル用いて、プリアンブル検出電力値から、Ｓ／Ｎ比（信号対ノイズ比）を算出する。
【００４０】
比較器１２４は、プリアンブル検出閾値生成器１２６で、ノイズレベルから算出されたプリアンブル検出閾値と、Ｓ／Ｎ算出器１２３にてＳ／Ｎ比に変換されたプリアンブル検出電力値との比較を行い、プリアンブルが検出されたか否か（受信信号系列がプリアンブルであるか否か）の判定を行う。プリアンブル検出電力値が、プリアンブル検出閾値以上のＳ／Ｎ比の場合、プリアンブルを検出したものと判定する。
【００４１】
前記の通り、プリアンブル前半部分の相関値とプリアンブル後半部分の相関値を合成する部分では、
・プリアンブル前半部分とプリアンブル後半部分の両者の相関値の同相加算を行い電力値変換を行う方法と、
・プリアンブル前半部分とプリアンブル後半部分の相関値をそれぞれ電力値変換を行い電力加算する方法
があるが、伝搬環境に応じて、いずれを採用するかが決定される。
【００４２】
図４は、図１の位相変化検出器１０３の一実施例をなす構成例を示す図である。図４を参照すると、位相変化検出器１０３は、前半位相生成器１３１と、後半位相生成器１３２と、位相差検出器１３３と、データ部ディレイプロファイル同相加算数制御器１３４と、を備えている。
【００４３】
前半位相生成器１３１と、後半位相生成器１３２は、プリアンブル逆拡散器１０２で算出されたプリアンブル前半部と後半部の相関値からそれぞれ位相θ１、θ２を生成する。
θ１＝ｔａｎ^−１（Ｉｍ（Ｒ１）／Ｒｅ（Ｒ１））、
θ２＝ｔａｎ^−１（Ｉｍ（Ｒ２）／Ｒｅ（Ｒ２））、
ただし、ｔａｎ^−１は逆正接関数、Ｒｅは実部、Ｉｍは虚部、Ｒ１、Ｒ２はプリアンブル前半部と後半部の相関値である。
【００４４】
位相差検出器１３３は、それぞれの位相θ１、θ２から、位相変化量（位相差）を算出する。位相差（例えば位相差の絶対値｜θ１−θ２｜）は、端末の移動速度に対応する。
【００４５】
データ部ディレイプロファイル同相加算数制御器１３４では、算出された位相変化量（例えば位相差の絶対値｜θ１−θ２｜）から、位相変化量に対応した、適当な同相加算数を算出して、データ部ディレイプロファイル生成器１０４内の同相加算器を制御する。
【００４６】
位相変化量が十分小さい場合（端末の移動速度が小さい、あるいは端末と基地局の相対位相速度が小さい）、同相加算の方が電力加算よりも高いＳ／Ｎ比が得られるが、位相変化量が大きく（端末の移動速度が大きい、あるいは端末と基地局の相対位相速度が大きい）、同相加算区間で、位相回転によるＳ／Ｎ比の劣化が生じる場合には、同相加算を打ち切って、電力加算を行う方が有効である。
【００４７】
本実施例によれば、プリアンブルにおいて検出された位相変化量により、同相加算を打ち切る同相加算回数を適宜算出して制御することで、バースト信号毎の位相変化量に適応したディレイプロファイルを生成することができ、パス検出時に、良好な特性が得られる。
【００４８】
図５は、図１のデータ部ディレイプロファイル生成器１０４の一実施例をなす構成例を示す図である。図５を参照すると、データ部ディレイプロファイル生成器１０４は、逆拡散器１４１と、相関器１４２と、同相加算器１４３と、電力加算器１４４と、データ部拡散符号生成器１４５と、データ部パイロットパターン生成器１４６とを備えている。
【００４９】
逆拡散器１４１は、ＣＤＭＡ受信信号とデータ部拡散符号生成器１４５で生成された拡散符号との逆拡散を行い、相関器１４２で逆拡散された受信信号とデータ部パイロットパターン生成器１４６で生成されたデータ部パイロットパターンとの相関値を算出する。
【００５０】
算出された相関値は、同相加算器１４３で、位相変化検出器１０３において生成された同相加算数制御信号による同相加算数だけ同相加算され、これを電力加算器１４４で電力加算してディレイプロファイルを生成する。
【００５１】
データ部ディレイプロファイル生成器１０４において生成されたディレイプロファイルを基に、データ部パス検出器１０５で、受信信号の強度レベルを検出し、最適な複数の受信パスを選択し、プリアンブル検出情報とあわせて検出パス情報をデータ部ＲＡＫＥ復調器１０６に通知し、データ復調処理を開始させる。
【００５２】
データ部ＲＡＫＥ復調器１０６では、データ部パス検出器１０５で選択された受信パスをそれぞれのフィンガに割り当てて最大比合成等を行い、復調処理を行い、受信復調データを出力する。
【００５３】
移動体無線通信において、受信信号の位相変化量が十分小さい場合、ディレイプロファイル生成時の相関値平均方法として、同相加算の方が電力加算よりも高いＳ／Ｎ比が得られるが、位相変化量が大きく同相加算区間で位相回転によるＳ／Ｎ比劣化が生じる場合、同相加算を打ち切って電力加算をおこなう方が有効であることは、従来より、知られているが、ランダムアクセスバースト信号のようなプリアンブル部とデータ部が分離している信号の受信時には、プリアンブル受信部とデータ部受信部が独立した構成をとっており、データ部の情報を基に、ディレイプロファイルを生成していたため、伝搬環境に適応した制御を行うことが困難であった。これに対して、上記した本発明の実施の形態によれば、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル部で検出された位相変化量により、同相加算を打ち切る同相加算回数を適宜算出し制御することで、バースト信号毎の位相変化量に適応したディレイプロファイルを生成することができ、パス検出時に良好な特性を得ることができる。
【００５４】
移動速度（ドップラー周波数）と、同相加算数による受信Ｓ／Ｎ比について説明する。ドップラー周波数ｆｄは、
ｆｄ＝ｆｓ×ｖ／ｃ
で算出される。
ただし、ｆｓは搬送波周波数、ｖは移動速度（移動局の速度）、ｃは電波伝搬速度（光速）である。
【００５５】
図６は、同相加算スロット長（スロット単位ではない）と検出される信号強度と雑音電力の比の関係の一例（シミュレーション結果）を示した図である。ドップラー周波数ｆｄ＝ｆｓ＊０（実線Ａ）、ｆｓ＊０．５０ｅ−６（二点鎖線Ｂ）、ｆｓ＊０．３８ｅ−６（一点鎖線Ｃ）、ｆｓ＊０．２５ｅ−６（破線Ｄ）は、それぞれ、０［Ｋｍ／ｈ］、５４０［Ｋｍ／ｈ］、４１０［Ｋｍ／ｈ］、２７０［Ｋｍ／ｈ］に相当する。
【００５６】
周波数オフセットが大きい（ドップラー周波数ｆｄが大、位相変化量が大）ほど、同相加算スロット長を増やしていくと、Ｓ／Ｎ比が悪化することがわかる。なお、Ｅｃ/Ｉｏはチップ当りの信号電力と１Ｈｚ当りの干渉波電力の比である。
【００５７】
図７は、移動速度（ドップラー周波数）とＳ／Ｎ比の関係を、同相加算数をパラメータとして示した図である。同相加算数０.１スロット長（実線Ａ）、０．５スロット長（二点鎖線Ｂ）、１スロット長（１点鎖線Ｃ）、２スロット長（破線Ｄ）のそれぞれについて、移動速度を０〜５００［Ｋｍ／ｈ］の範囲でふってＳ／Ｎ比を求めている。移動速度が速くなる（ドップラー周波数が大、位相変化量が大）にしたがい、Ｓ／Ｎ比が悪化する。
【００５８】
本発明によれば、ランダムアクセス送信のプリアンブルを受信した際、該受信プリアンブルでの位相変化量に基づき、ランダムアクセス送信のメッセージ部のディレイプロファイル作成のための同相加算数を可変にフィードフォアワード制御しており、このため、復調器からのフェージングベクトルによる同相加算数のフィードバック制御では不可能とされた、例えば３００[Ｋｍ／ｈ]を超える移動速度による伝搬状況の変化に対しても、同相加算数を、例えば０．５スロット長程度に設定することで、データ部のパスサーチを精度よく行うことができる。
【００５９】
なお、本発明は、上記実施例の構成にのみ限定されるものでなく、特許請求の範囲の各請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル部で検出された位相変化量により同相加算を打ち切る同相加算回数を算出し制御することで、ランダムアクセスバースト信号毎の位相変化量に適応したディレイプロファイルを生成することができ、高速移動等による伝搬状況の変化に対しても、パス検出の良好な特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】図１のプリアンブル逆拡散器の一実施例の構成例を示す図である。
【図３】図１のプリアンブル検出器のの一実施例の構成例を示す図である。
【図４】図１の位相変化検出器のの一実施例の構成例を示す図である。
【図５】図１のデータ部ディレイプロファイル生成器の一実施例の構成例を示す図である。
【図６】同期スロット長とＳ／Ｎ比の関係をドップラー速度をパラメータとして示した図である。
【図７】移動速度とＳ／Ｎ比の関係を同相加算長をパラメータとして示した図である。
【符号の説明】
１０１プリアンブル逆拡散器
１０２プリアンブル検出器
１０３位相変化検出器
１０４データ部ディレイプロファイル生成器
１０５データ部パス検出器
１０６データ部ＲＡＫＥ復調器
１１１前半部の逆拡散器
１１２後半部の逆拡散器
１１３プリアンブル拡散符号生成器
１１４相関器
１１５相関器
１１６プリアンブルパターン生成器
１１７相関器出力保存メモリ
１２１同相加算器・電力加算器
１２２電力値変換器
１２３Ｓ／Ｎ算出器
１２４比較器
１２５ノイズレベル算出器
１２６プリアンブル検出閾値生成器
１３１位相生成器
１３２位相生成器
１３３位相差検出器
１３４データ部ディレイプロファイル同相加算数制御器
１４１逆拡散器
１４２相関器
１４３同相加算器
１４４電力加算器
１４５データ部拡散符号生成器
１４６データ部パイロットパターン生成器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a CDMA (code division multiple access) communication system, and more particularly, to a random access burst signal receiving apparatus and method.
[0002]
[Prior art]
In the CDMA communication system, it is indispensable to correctly synchronize the chip timing (reception timing) of the spreading code for despreading the received signal spread by the spreading code on the receiving side. In particular, when there are a large number of reception paths that change from moment to moment as in mobile communications, the most appropriate reception path is always selected, and the reception timing of each reception path is correctly synchronized and tracked with the received signal. It will be necessary.
[0003]
When obtaining a delay profile for searching a reception path of a CDMA receiver, conventionally, a received complex baseband signal (a digital received signal is an in-phase (I) component of the complex baseband signal and a quadrature (Q) component is an imaginary number). In-phase addition (added as a vector quantity) for a certain period of time when the phase of a plurality of parts (represented as time-series data of vector values) does not change significantly, obtains a delay profile of vector values, The required delay profile was obtained by adding power over a suitable period (adding the power value of the scalar amount consisting of the square sum of the I component and Q component). This is because if the change in the transmission path of the radio band signal is small, the in-phase addition can provide a better S / N ratio (signal / noise ratio) than the power addition.
[0004]
In practice, the propagation characteristics of the transmission path change from moment to moment. If the phase of the reception complex baseband signal changes due to a change in the propagation characteristics of the transmission line, if the in-phase addition is continued, significant signal components are canceled out by vector addition, and an effective delay profile can be obtained. become unable.
[0005]
Therefore, the conventional method of uniformly calculating fading vectors for a certain period of time by adding the fading vectors in-phase to obtain a vector-added delay profile, and adding the power to obtain the delay profile, particularly in mobile communication. Thus, there is a problem that an effective delay profile cannot always be obtained when the state of the transmission line changes greatly.
[0006]
Here, the fading vector will be briefly described. When a transmission signal in which one time slot is made up of L symbols is spread and transmitted with a spreading factor (the number of chips of spreading code per symbol) M, it is n + 1th. The signal component of the (m + 1) -th symbol in the slot is spread into time-series data from S (2LMn + 2Mm + τ) to S (2LMn + 2Mm + 2M−1 + τ), where τ is the delay of the reception path with respect to the known pilot symbol Pn (i). The cross-correlation value Rnm (τ) for the symbol is given as a vector value.
[0007]
Rnm (τ) = Σ _{i = 0 to M-1} S (2LMn + 2Mm + 2i + τ) × conj (Pn (i))
[0008]
Here, conj represents a complex conjugate. In this specification, the cross-correlation value obtained in this way is called a fading vector (see, for example, Patent Document 1).
[0009]
In the case of continuous wave reception, it is known that the number of in-phase additions in a path search can be controlled using the phase angle of a fading vector obtained by a demodulator (see, for example, Patent Document 1). That is, in Patent Document 1, the number of continuations of vector addition is variable, the change in the phase angle of the complex baseband signal reflected in each of the delay profiles generated at regular intervals is monitored, and the phase angle is constant. A path search method is disclosed in which the continuation of vector addition is discontinued when the threshold value is changed to a value greater than the threshold value, and the delay profile that has been added in-phase until then is subjected to power addition. Also known is a configuration in which the number of in-phase addition symbols corresponding to the fading period is calculated, and an in-phase addition is performed by the calculated number of in-phase addition symbols to create an accurate delay profile that matches the current fading state. (For example, Patent Document 2). Furthermore, as a path detection method that improves follow-up to the propagation environment, the addition result of the in-phase adder is held cyclically, so that the addition result for the latest addition period time slot is always used. There is also known one that can increase the number of times the path detection process is started without degrading accuracy by starting the path detection process (for example, Patent Document 3).
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2000-244366 A (page 4-7, FIG. 1, FIG. 7)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-217785 (pages 8-9, FIG. 1)
[Patent Document 3]
JP 2001-326584 A (page 4-5, FIG. 1)
[0011]
As stipulated in specifications such as 3GPP, a random access burst signal using a random access channel is triggered by detection of a fixed signal pattern called a “preamble” from a terminal (UE) at a receiving side device. In addition, reception of the burst signal of the data device from the terminal is started at the receiving side device. Regarding the preamble (RACH preamble part), the following non-patent document 1 and the like are referred to.
[0012]
[Non-Patent Document 1]
3GPP TS 25.211 V5.1.0 (2002-06) (3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (FDD) (Release 5)) 5.2.2.1 Physical Random Access Channel 7.3 PRACH / AICH timing relation Internet URL <http://www.3gpp.org/ftp/Specs/2002-06/Rel-5/25-series/25213-510.zip>
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the case of a random access burst signal, since the burst signal is received in real time, a conventional technique (for example, a configuration in which the number of in-phase additions in the path search is controlled by applying feedback from the data demodulator to the path search unit (for example, Patent Document 1) cannot be used.
[0014]
In addition, when receiving a signal in which a preamble part and a data part are separated, such as a random access burst signal, the preamble receiving part and the data part receiving part are configured independently of each other. Since the delay profile is generated based on (for example, the fading vector obtained from the demodulator), it is extremely difficult to perform control suitable for the propagation environment.
[0015]
In mobile radio communication, reception of a random access burst signal (reception at a base station) is optimized within a range of movement speed assumed by the mobile station. For this reason, there is a problem in that, for example, when the amount of change in the propagation path condition is large due to the mobile station moving faster than the assumed moving speed, it is impossible to receive at all.
[0016]
Therefore, a main object of the present invention is to provide an apparatus and a method that can generate a delay profile adapted to the phase change amount for each burst signal and enable control adapted to the propagation environment.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
An apparatus according to an aspect of the present invention that achieves the above-described object is characterized in that, in receiving a random access burst signal, a means for detecting a phase change amount detected in a preamble part at the time of reception of the preamble part, and the detected phase Means for controlling the number of in-phase additions for obtaining a delay profile for searching the path of the data part based on the change amount is provided.
[0018]
In the apparatus according to the present invention, the first means inputs a received signal and reverses each partial received signal sequence obtained by dividing the received signal sequence corresponding to the length of the preamble portion of the random access channel into a plurality of sets. The received signal sequence is a preamble based on a plurality of correlation values obtained by the despreader, and a despreader for obtaining a correlation value between each signal obtained by spreading and despreading and a predetermined pattern. Detecting a phase change amount in the preamble from the plurality of correlation values obtained by the despreader with respect to the detected preamble, and detecting the phase change amount according to the phase change amount, It is good also as a structure provided with the phase change detector which outputs the signal which controls the number of in-phase additions of a correlation value. In the apparatus according to the present invention, the second means receives a data portion of random access transmission, calculates a correlation value between a signal obtained by despreading the data portion and a predetermined pattern, and calculates The in-phase addition of the correlation values is performed for the number of in-phase additions set by the in-phase addition number control signal from the phase change detector, and the power of the correlation result obtained by the in-phase addition is added to generate a delay profile. The data portion delay profile generator may be configured to be provided.
[0019]
The method according to another aspect of the present invention for achieving the above object includes a step of detecting a phase change amount detected by a preamble part upon reception of a random access burst signal, and data based on the detection result of the phase change amount. Controlling the number of in-phase additions for obtaining a delay profile for searching for a part path.
[0020]
In the method according to the present invention, the first step is the reverse of each partial received signal sequence obtained by inputting the received signal and dividing the received signal sequence corresponding to the length of the preamble portion of the random access channel into a plurality of sets. A step of obtaining a correlation value between each signal obtained by spreading and despreading and a predetermined pattern; a step of detecting whether the received signal sequence is a preamble from the plurality of correlation values; Detecting a phase change amount in the detected preamble from the correlation value, and controlling a signal for controlling the number of in-phase additions of the correlation value for generating the delay profile according to the phase change amount. Good. In addition, when the received signal of the message part of the random access channel is input in the second step, the received signal is despread and the signal obtained by despreading and a predetermined pattern of the predetermined data part A correlation value is calculated, the in-phase addition of the correlation value is performed for the number of times controlled in the third step, and the correlation result obtained by the in-phase addition is added with power to generate a delay profile. Good.
[0021]
According to the present invention having such a configuration, a delay profile adapted to the amount of phase change for each burst signal can be generated, and good characteristics can be obtained during path detection.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
[0023]
As shown in FIG. 1, the receiving apparatus according to the present embodiment includes a preamble despreader 101, a preamble detector 102, a phase change detector 103, a data part delay profile generator 104, and a data part path detection. And a data section RAKE demodulator 106.
[0024]
The preamble despreader 101 is a circuit that despreads a CDMA reception signal with a spreading code and calculates a correlation value with a known preamble fixed pattern. In the present invention, in order to detect the phase change from the correlation value of the preamble, the preamble despreading, and the calculation of the correlation value between the despread signal and the fixed pattern, the preamble length is preferably set to the first half and the second half. Divide into 1/2. That is, the preamble despreader 101 preferably despreads each of the first half and the second half of the preamble, calculates a correlation value, and outputs it.
[0025]
Note that random access transmission is a slotted ALOHA (slotted ALOHA) approach with fast acquisition indication, one preamble of RACCH is 4096 chips, and a 16 chip long signature (maximum 16 usable)). A terminal (UE) not shown starts random access transmission at the beginning of a time interval called an access slot. There are 15 access slots (uplink access slots) in 2 frames, and they are 5120 chips apart (see Non-Patent Document 1 above). The 10 ms message part radio frame of the RACH message part consists of 15 slots of 2560 chips per slot, and each slot consists of two parts, a data part and a control part. Message data part is 10 * 2 ^k It consists of bits, and k = 0, 1, 2, 3 for spreading coefficients 256, 128, 64, 32. The control unit has predetermined pilot bits and TFCI (Transport Format Combination Indicator) bits.
[0026]
When the preamble detector 102 synthesizes the preamble correlation value divided into two, which is the output result of the preamble despreader 101, calculates the received power value, compares it with the detection threshold, and exceeds the detection threshold , It is determined that the preamble has been detected.
[0027]
The phase change detector 103 determines the phase in the preamble from the correlation values of the first half and the second half of the preamble, which are the output results from the preamble despreader 101, for the preamble determined to have been detected by the preamble detector 102. The amount of change is calculated, and the number of in-phase additions in delay profile generation is controlled from the calculated phase change amount. For example, as the phase change amount, take the absolute value of the difference between the phase of the correlation value in the first half of the preamble and the phase of the correlation value in the second half, and the correspondence between the range of the phase change amount and the number of in-phase additions, It may be stored in advance in a table such as a ROM and the number of in-phase additions may be derived.
[0028]
The data part delay profile generator 104 receives the preamble detection information from the preamble detector 102 and the in-phase addition number control signal from the phase change detector 103, and the received signal is not a RACH preamble part but a RACH message part. The CDMA reception signal is despread with a data part spreading code, a correlation value with a known data part pilot pattern is calculated, and in-phase addition is performed by the number of in-phase additions controlled by the phase change detector 103. Further, the power addition of the correlation result obtained by the in-phase addition is performed to generate a delay profile.
[0029]
The data part path detector 105 receives the delay profile from the data part delay profile generator 104 and the preamble detection information from the preamble detector 102, detects the intensity level of the received signal from the generated delay profile, and detects the optimum level. A plurality of reception paths are selected and assigned to each finger by the data part RAKE demodulator 106.
[0030]
The data part RAKE demodulator 106 assigns the reception path selected by the data part path detector 105 to each finger, performs demodulation processing, and outputs reception demodulated data.
[0031]
The preamble despreader 101 and the preamble detector 102 that perform an operation for correlating the despreading of the received signal with the fixed pattern are always active, but the data part delay profile generator 104, the data part path detection The device 105 may be configured to be in an active state (operating state) only when the preamble detector 102 receives the RACH message part after the RACH preamble part is detected.
[0032]
This embodiment will be described with reference to FIG. 1 and a detailed view of main functional units.
[0033]
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an embodiment of the preamble despreader 101 in FIG. Referring to FIG. 2, a preamble despreader 101 includes a despreader 111 and a correlator 114 for the first half of the preamble (first 2048 chips) obtained by dividing the preamble length (4096 chips) into two, and a second half of the preamble (second half). 2048 chips) despreader 112 and correlator 115, preamble spreading code generator 113, preamble pattern generator 116, and correlator output storage memory 117. Note that the method of dividing the preamble length (4096 chips) of the received signal sequence is not limited to two divisions of the first half and the second half, and may be divided into three or more. Moreover, it is not limited to equal division and each may have a different length. Alternatively, the first half and the second half of the divided received signal sequence may partially overlap.
[0034]
The despreaders 111 and 112 divide the preamble length into two and perform despreading of the CDMA reception signal and the spread code generated by the preamble spread code generator 113 for the reception signals of the first half and the second half. Correlators 114 and 115 calculate correlation values between the received signals despread by despreaders 111 and 112 and the preamble fixed pattern (preamble signature pattern) generated by preamble pattern generator 116, respectively, and the correlation value Are temporarily stored in the correlation value storage memory (correlator output storage memory) 117. Preamble spreading code generator 113 and preamble pattern generator 116 output spreading codes and fixed patterns for the first half and the second half of the preamble.
[0035]
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of one embodiment of the preamble detector 102 of FIG. Referring to FIG. 3, the preamble detector 102 includes an in-phase adder / power adder 121, a power value converter 122, an S / N calculator 123, a comparator 124, a noise level calculator 125, a preamble. And a detection threshold value generator 126.
[0036]
The in-phase adder / power adder 121 sequentially reads out the correlation value calculated by the preamble despreader 101, and combines the correlation value of the first half of the preamble and the correlation value of the second half of the preamble by adding in-phase addition or power addition, respectively.
[0037]
The power value converter 122 receives the output of the in-phase adder / power adder 121 and calculates the preamble detection power value.
[0038]
The noise level calculator 125 receives the received signal and obtains the noise level. For example, the noise level calculator 125 calculates the noise level by taking a long-time average of the received signal at the far end of the search range.
[0039]
The S / N calculator 123 calculates an S / N ratio (signal-to-noise ratio) from the preamble detection power value using the noise level calculated in advance by the noise level calculator 125.
[0040]
The comparator 124 compares the preamble detection threshold value calculated from the noise level with the preamble detection threshold value generator 126 and the preamble detection power value converted into the S / N ratio with the S / N calculator 123, and It is determined whether a preamble has been detected (whether the received signal sequence is a preamble). When the preamble detection power value is an S / N ratio equal to or higher than the preamble detection threshold, it is determined that the preamble has been detected.
[0041]
As described above, in the part that combines the correlation value of the first half of the preamble and the correlation value of the second half of the preamble,
A method of performing power value conversion by performing in-phase addition of correlation values of both the first half of the preamble and the second half of the preamble;
A method of adding power by performing power value conversion on the correlation values of the first half of the preamble and the second half of the preamble.
However, depending on the propagation environment, which one is to be adopted is determined.
[0042]
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of an embodiment of the phase change detector 103 of FIG. Referring to FIG. 4, the phase change detector 103 includes a first half phase generator 131, a second half phase generator 132, a phase difference detector 133, and a data portion delay profile in-phase addition number controller 134. Yes.
[0043]
The first half phase generator 131 and the second half phase generator 132 generate phases θ1 and θ2 from the correlation values of the first half and the second half of the preamble calculated by the preamble despreader 102, respectively.
θ1 = tan ^-1 (Im (R1) / Re (R1)),
θ2 = tan ^-1 (Im (R2) / Re (R2)),
However, tan ^-1 Is the arc tangent function, Re is the real part, Im is the imaginary part, and R1 and R2 are the correlation values of the first half and the second half of the preamble.
[0044]
The phase difference detector 133 calculates a phase change amount (phase difference) from the respective phases θ1 and θ2. The phase difference (for example, the absolute value of the phase difference | θ1−θ2 |) corresponds to the moving speed of the terminal.
[0045]
The data portion delay profile in-phase addition number controller 134 calculates an appropriate in-phase addition number corresponding to the phase change amount from the calculated phase change amount (for example, the absolute value of the phase difference | θ1−θ2 |). Thus, the in-phase adder in the data part delay profile generator 104 is controlled.
[0046]
When the phase change amount is sufficiently small (the moving speed of the terminal is low or the relative phase speed between the terminal and the base station is low), the in-phase addition can provide a higher S / N ratio than the power addition, but the phase change amount Is large (the moving speed of the terminal is large or the relative phase speed of the terminal and the base station is large), and the S / N ratio is degraded by phase rotation in the in-phase addition section, the in-phase addition is discontinued and the power It is more effective to perform addition.
[0047]
According to the present embodiment, a delay profile adapted to the amount of phase change for each burst signal can be generated by appropriately calculating and controlling the number of in-phase additions to stop in-phase addition based on the amount of phase change detected in the preamble. And good characteristics can be obtained at the time of path detection.
[0048]
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of an embodiment of the data part delay profile generator 104 in FIG. Referring to FIG. 5, the data part delay profile generator 104 includes a despreader 141, a correlator 142, an in-phase adder 143, a power adder 144, a data part spread code generator 145, and a data part pilot. A pattern generator 146.
[0049]
The despreader 141 despreads the CDMA reception signal and the spread code generated by the data part spread code generator 145, and generates the reception signal despread by the correlator 142 and the data part pilot pattern generator 146. A correlation value with the data portion pilot pattern is calculated.
[0050]
The calculated correlation value is in-phase added by the in-phase adder 143 by the in-phase addition number based on the in-phase addition number control signal generated by the phase change detector 103, and this power is added by the power adder 144 to delay. Generate a profile.
[0051]
Based on the delay profile generated by the data part delay profile generator 104, the data part path detector 105 detects the intensity level of the received signal, selects the optimum plurality of reception paths, and combines with the preamble detection information. The detected path information is notified to the data portion RAKE demodulator 106, and data demodulation processing is started.
[0052]
The data part RAKE demodulator 106 assigns the reception path selected by the data part path detector 105 to each finger, performs maximum ratio combining, etc., performs demodulation processing, and outputs received demodulated data.
[0053]
In mobile wireless communication, when the phase change amount of a received signal is sufficiently small, as a correlation value averaging method when generating a delay profile, an in-phase addition can provide a higher S / N ratio than a power addition. It is conventionally known that when the S / N ratio deterioration due to phase rotation occurs in the in-phase addition section and the in-phase addition is interrupted, it is more effective to perform the power addition by canceling the in-phase addition. When a signal in which the preamble part and the data part are separated is received, the preamble receiving part and the data part receiving part are configured independently, and the delay profile is generated based on the information in the data part. It was difficult to perform control adapted to the environment. On the other hand, according to the above-described embodiment of the present invention, the burst signal can be calculated by appropriately calculating and controlling the number of in-phase additions to stop the in-phase addition based on the phase change amount detected in the preamble portion of the random access channel. A delay profile adapted to each phase change amount can be generated, and good characteristics can be obtained during path detection.
[0054]
The reception S / N ratio according to the moving speed (Doppler frequency) and the in-phase addition number will be described. The Doppler frequency fd is
fd = fs × v / c
Is calculated by
Here, fs is a carrier frequency, v is a moving speed (speed of the mobile station), and c is a radio wave propagation speed (light speed).
[0055]
FIG. 6 is a diagram showing an example (simulation result) of the relationship between the in-phase addition slot length (not in slot units) and the ratio between the detected signal intensity and the noise power. Doppler frequency fd = fs * 0 (solid line A), fs * 0.50e-6 (two-dot chain line B), fs * 0.38e-6 (one-dot chain line C), fs * 0.25e-6 (dashed line D) Corresponds to 0 [Km / h], 540 [Km / h], 410 [Km / h], and 270 [Km / h], respectively.
[0056]
It can be seen that as the frequency offset is larger (the Doppler frequency fd is larger and the phase change amount is larger), the S / N ratio becomes worse as the in-phase addition slot length is increased. Ec / Io is the ratio of the signal power per chip to the interference wave power per 1 Hz.
[0057]
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the moving speed (Doppler frequency) and the S / N ratio using the in-phase addition number as a parameter. For each of the in-phase addition number 0.1 slot length (solid line A), 0.5 slot length (two-dot chain line B), one slot length (one-dot chain line C), and two slot length (dashed line D) The S / N ratio is obtained by measuring in the range of 0 to 500 [Km / h]. As the moving speed increases (the Doppler frequency is large and the phase change amount is large), the S / N ratio is deteriorated.
[0058]
According to the present invention, when a random access transmission preamble is received, the feed-forward word is used to variably change the in-phase addition number for creating the delay profile of the message part of the random access transmission based on the phase change amount in the reception preamble. For this reason, even for a change in propagation situation due to a moving speed exceeding 300 [Km / h], which is impossible by feedback control of the number of in-phase additions using a fading vector from a demodulator, By setting the in-phase addition number to, for example, about 0.5 slot length, the path search of the data portion can be performed with high accuracy.
[0059]
It should be noted that the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and includes various modifications and corrections that can be made by those skilled in the art within the scope of the invention of each claim. Of course.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the phase change amount for each random access burst signal is calculated and controlled by calculating the number of in-phase additions to stop the in-phase addition based on the phase change amount detected in the preamble portion of the random access channel. A delay profile adapted to the above can be generated, and good path detection characteristics can be obtained even with changes in propagation conditions due to high-speed movement or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an embodiment of the preamble despreader in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an embodiment of the preamble detector in FIG. 1;
4 is a diagram showing a configuration example of an embodiment of the phase change detector of FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of an embodiment of the data portion delay profile generator of FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the synchronization slot length and the S / N ratio using Doppler speed as a parameter.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the moving speed and the S / N ratio using the in-phase addition length as a parameter.
[Explanation of symbols]
101 Preamble despreader
102 Preamble detector
103 Phase change detector
104 Data part delay profile generator
105 Data section path detector
106 Data part RAKE demodulator
111 First half despreader
112 Despreader in the second half
113 Preamble spreading code generator
114 Correlator
115 Correlator
116 Preamble pattern generator
117 Correlator output storage memory
121 In-phase adder and power adder
122 Power value converter
123 S / N calculator
124 comparator
125 Noise level calculator
126 Preamble detection threshold generator
131 Phase generator
132 Phase generator
133 Phase difference detector
134 Data part delay profile in-phase addition number controller
141 Despreader
142 Correlator
143 In-phase adder
144 Power adder
145 Data part spread code generator
146 Data Part Pilot Pattern Generator

Claims

ランダムアクセスバースト信号の受信にあたり、プリアンブル部における位相変化量を検出する第１の手段と、
データ部のパスをサーチするためのディレイプロファイルを求めるための同相加算回数を、前記検出された位相変化量に基づき、可変に制御する第２の手段と、
を備え、
前記第１の手段は、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル部の長さに相当する受信信号シーケンスを複数組に分割した部分受信信号シーケンスを逆拡散して得られた信号と所定パターンとの複数の相関値に基づき、プリアンブルであるか検出する、ことを特徴とする受信装置。A first means for detecting a phase change amount in a preamble part upon reception of a random access burst signal;
A second means for variably controlling the number of in-phase additions for obtaining a delay profile for searching the path of the data portion, based on the detected phase change amount;
With
The first means includes a plurality of correlation values between a signal obtained by despreading a partial reception signal sequence obtained by dividing a reception signal sequence corresponding to the length of a preamble portion of a random access channel into a plurality of sets and a predetermined pattern. To detect whether it is a preamble or not .

前記第１の手段が、受信信号を入力し、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル部の長さに相当する受信信号シーケンスを複数組に分割したそれぞれの部分受信信号シーケンスについて逆拡散し、該逆拡散して得られたそれぞれの信号と所定パターンとの相関値を求める逆拡散器と、
前記逆拡散器で求められた複数の相関値に基づき、前記受信信号シーケンスがプリアンブルであるか検出するプリアンブル検出器と、
検出されたプリアンブルに対して、前記逆拡散器で求められた前記複数の相関値から、前記プリアンブルにおける位相変化量を検出し、前記位相変化量に応じて、前記相関値の同相加算回数を制御するための同相加算数制御信号を出力する位相変化検出器と、
を備えている、ことを特徴とする請求項１記載の受信装置。The first means receives the received signal, despreads each of the partially received signal sequences obtained by dividing the received signal sequence corresponding to the length of the preamble portion of the random access channel into a plurality of sets, and despreads the received signal sequence. A despreader for obtaining a correlation value between each obtained signal and a predetermined pattern;
A preamble detector for detecting whether the received signal sequence is a preamble based on a plurality of correlation values obtained by the despreader;
For the detected preamble, the phase change amount in the preamble is detected from the plurality of correlation values obtained by the despreader, and the number of in-phase additions of the correlation value is controlled according to the phase change amount A phase change detector that outputs an in-phase addition number control signal for
The receiving apparatus according to claim 1, further comprising:

前記第２の手段が、ランダムアクセスチャネルのメッセージ部の受信信号を入力し、前記受信信号を逆拡散して得られた信号と所定のパターンとの相関値を算出し、前記位相変化検出器から出力される前記同相加算数制御信号によって設定された同相加算回数分前記算出された相関値の同相加算を行い、前記同相加算された相関結果の電力加算を行いディレイプロファイルを生成するデータ部ディレイプロファイル生成器を備えている、ことを特徴とする請求項２記載の受信装置。 The second means inputs a received signal of a message part of a random access channel, calculates a correlation value between a signal obtained by despreading the received signal and a predetermined pattern, and outputs from the phase change detector A data section delay that performs in-phase addition of the calculated correlation values for the number of in-phase additions set by the output in-phase addition number control signal, and adds a power of the correlation result obtained by the in-phase addition to generate a delay profile The receiving apparatus according to claim 2, further comprising a profile generator.

ランダムアクセス送信のプリアンブルを受信し、前記受信したプリアンブルに対してプリアンブル長を複数に分割したそれぞれの部分プリアンブルについて、拡散符号による逆拡散、および、逆拡散して得られた信号と固定パターンとの相関値の算出を行い、算出された複数の前記部分プリアンブルの相関値をそれぞれ出力するプリアンブル逆拡散器と、
前記プリアンブル逆拡散器から出力される複数の部分プリアンブル相関値を合成して受信電力値を算出し、前記受信電力値と予め定められた検出閾値とを比較し、前記受信電力値が前記検出閾値を越えている場合、プリアンブルが検出されたものと判定し、判定結果を出力するプリアンブル検出器と、
前記プリアンブル逆拡散器より出力される複数の部分プリアンブル相関値から、プリアンブルにおける位相変化量を算出し、前記算出された位相変化量から、データ部のパスをサーチするためのディレイプロファイル生成における同相加算回数を設定するための同相加算数制御信号を出力する位相変化検出器と、
ランダムアクセス送信のデータ部を受信し、前記データ部を逆拡散して得られた信号と予め定められたパイロットパターンとの相関値を算出し、算出された前記相関値の同相加算を、前記位相変化検出器からの同相加算数制御信号によって設定された同相加算回数分行い、前記同相加算された相関結果の電力加算を行い、ディレイプロファイルを生成するデータ部ディレイプロファイル生成器と、
前記ディレイプロファイルから、受信信号の強度レベルを検出し、最適な複数の受信パスを選択するデータ部パス検出器と、
前記データ部パス検出器で選択された受信パスをそれぞれのフィンガに割り当て復調処理を行い受信復調データを出力するデータ部ＲＡＫＥ復調器と、
を備えている、ことを特徴とする受信装置。A random access transmission preamble is received, and each partial preamble obtained by dividing the preamble length into a plurality of preambles for the received preamble is despread by a spreading code, and a signal obtained by despreading and a fixed pattern A preamble despreader that calculates a correlation value and outputs the calculated correlation values of the partial preambles;
A received power value is calculated by combining a plurality of partial preamble correlation values output from the preamble despreader, the received power value is compared with a predetermined detection threshold value, and the received power value is calculated as the detection threshold value. A preamble detector that determines that a preamble has been detected and outputs a determination result;
A phase change amount in a preamble is calculated from a plurality of partial preamble correlation values output from the preamble despreader, and in-phase addition in delay profile generation for searching a path of a data portion from the calculated phase change amount A phase change detector that outputs an in-phase addition number control signal for setting the number of times;
A random access transmission data portion is received, a correlation value between a signal obtained by despreading the data portion and a predetermined pilot pattern is calculated, and in-phase addition of the calculated correlation values is performed in the phase A data part delay profile generator that performs the number of in-phase additions set by the in-phase addition number control signal from the change detector, performs power addition of the correlation result that has been added in-phase, and generates a delay profile;
A data part path detector that detects the intensity level of the received signal from the delay profile and selects an optimal plurality of reception paths;
A data portion RAKE demodulator that assigns the reception path selected by the data portion path detector to each finger, performs demodulation processing, and outputs reception demodulation data;
A receiving apparatus comprising:

前記プリアンブル逆拡散器が、プリアンブル長を前半と後半の２つに分割したプリアンブル前半部分と後半部分のそれぞれについて拡散符号による逆拡散、および、逆拡散して得られた信号と前記固定パターンとの相関値の算出を行い、算出されたプリアンブル前半部分と後半部分の相関値を求め、
前記位相変化検出器は、前記プリアンブル検出器でプリアンブルが検出された場合、前記プリアンブル逆拡散器で求められたプリアンブル前半部分と後半部分の相関値から、プリアンブルにおける位相変化量を算出し、前記算出された位相変化量から、前記データ部ディレイプロファイル生成器における同相加算回数を制御する、ことを特徴とする請求項４記載の受信装置。The preamble despreader performs despreading with a spreading code for each of the first half and the second half of the preamble obtained by dividing the preamble length into the first half and the second half, and the signal obtained by despreading and the fixed pattern Calculate the correlation value, find the calculated correlation value of the first half and the second half of the preamble,
When a preamble is detected by the preamble detector, the phase change detector calculates a phase change amount in a preamble from a correlation value between a first half and a second half of the preamble obtained by the preamble despreader, and the calculation 5. The receiving apparatus according to claim 4, wherein the number of in-phase additions in the data part delay profile generator is controlled from the phase change amount.

前記プリアンブル逆拡散器が、プリアンブルを逆拡散するための拡散符号を生成するプリアンブル拡散符号生成器と、
前記固定パターンを生成するプリアンブルパターン生成器と、
前記受信信号のうち、プリアンブル長を２分割した前半部分に対応する第１の受信信号と、前記プリアンブル拡散符号生成器で生成された拡散符号との逆拡散を行う第１の逆拡散器と、
前記受信信号のうち、プリアンブル長を２分割した後半部分に対応する第２の受信信号と、前記プリアンブル拡散符号生成器で生成された拡散符号との逆拡散を行う第２の逆拡散器と、
前記第１の逆拡散器で逆拡散された受信信号と前記プリアンブルパターン生成器で生成された固定パターンとの相関値を算出し第１のプリアンブル相関値として出力する第１の相関器と、
前記第２の逆拡散器で逆拡散された受信信号と前記プリアンブルパターン生成器で生成された固定パターンとの相関値を算出し第２のプリアンブル相関値として出力する第２の相関器と、
前記第１及び第２の相関器でそれぞれ算出された前記第１及び第２のプリアンブル相関値を一時的に蓄積する相関値保存メモリと、
を備えている、ことを特徴とする請求項４記載の受信装置。A preamble spreading code generator for generating a spreading code for despreading the preamble;
A preamble pattern generator for generating the fixed pattern;
A first despreader that despreads the first received signal corresponding to the first half of the received signal divided into two preamble lengths and the spreading code generated by the preamble spreading code generator;
A second despreader that despreads a second received signal corresponding to the latter half of the received signal divided into two preamble lengths and a spreading code generated by the preamble spreading code generator;
A first correlator that calculates a correlation value between the reception signal despread by the first despreader and the fixed pattern generated by the preamble pattern generator and outputs the correlation value as a first preamble correlation value;
A second correlator that calculates a correlation value between the received signal despread by the second despreader and the fixed pattern generated by the preamble pattern generator, and outputs the correlation value as a second preamble correlation value;
A correlation value storage memory for temporarily storing the first and second preamble correlation values respectively calculated by the first and second correlators;
The receiving apparatus according to claim 4, further comprising:

前記プリアンブル検出器が、前記プリアンブル逆拡散器で算出されたプリアンブル前半部分と後半部分の相関値を同相加算又は電力加算して合成する同相加算／電力加算器と、
前記同相加算／電力加算器の出力から、プリアンブル検出電力値を算出する電力値変換器と、
前記プリアンブル検出電力値とプリアンブル検出閾値とを比較しプリアンブルが検出されたか否かの判定を行う判定手段と、
を備えている、ことを特徴とする請求項４記載の受信装置。An in-phase addition / power adder for combining the correlation values of the first half and the second half of the preamble calculated by the preamble despreader by in-phase addition or power addition;
A power value converter for calculating a preamble detected power value from the output of the in-phase adder / power adder;
A determination unit that compares the preamble detection power value with a preamble detection threshold and determines whether a preamble is detected;
The receiving apparatus according to claim 4, further comprising:

前記判定手段が、前記受信信号からノイズレベルを算出するノイズレベル算出器と、
前記ノイズレベルを用いて前記プリアンブル検出電力値から信号対ノイズレベル比（「Ｓ／Ｎ比」という）を算出するＳ／Ｎ算出器と、
ノイズレベルから算出されたプリアンブル検出閾値を生成するプリアンブル検出閾値生成器と、
前記プリアンブル検出閾値生成器から出力されるプリアンブル検出閾値と、前記Ｓ／Ｎ算出器にてＳ／Ｎ比変換されたプリアンブル検出電力値との比較を行い、プリアンブルが検出されたか否かの判定を行う比較器と、
を備えている、ことを特徴とする請求項７記載の受信装置。A noise level calculator for calculating a noise level from the received signal;
An S / N calculator that calculates a signal-to-noise level ratio (referred to as “S / N ratio”) from the preamble detection power value using the noise level;
A preamble detection threshold value generator for generating a preamble detection threshold value calculated from the noise level;
A comparison is made between the preamble detection threshold output from the preamble detection threshold generator and the preamble detection power value converted by the S / N ratio by the S / N calculator to determine whether a preamble has been detected. A comparator to perform,
The receiving apparatus according to claim 7, further comprising:

前記位相変化検出器が、前記プリアンブル逆拡散器で算出されたプリアンブル前半部分と後半部分の相関値からそれぞれの位相を生成する第１及び第２の位相生成器と、
前記第１及び第２の位相生成器から出力される、プリアンブル前半部分と後半部分の位相を受け取り、位相変化量を算出する位相差検出器と、
前記算出された位相変化量から、対応する同相加算数を導出し、前記データ部ディレイプロファイル生成器における同相加算器の同相加算数を可変に制御する制御部と、
を備えている、ことを特徴とする請求項４記載の受信装置。The phase change detector includes first and second phase generators for generating respective phases from the correlation values of the first half and the second half of the preamble calculated by the preamble despreader;
A phase difference detector that receives the phases of the first half and the second half of the preamble output from the first and second phase generators, and calculates a phase change amount;
From the calculated phase change amount, a corresponding in-phase addition number is derived, and a control unit that variably controls the in-phase addition number of the in-phase adder in the data part delay profile generator;
The receiving apparatus according to claim 4, further comprising:

前記データ部ディレイプロファイル生成器が、データ部に対する拡散符号を生成するデータ部拡散符号生成器と、
データ部に対するパイロットパターンを生成するデータ部パイロットパターン生成器と、
受信信号と、前記データ部拡散符号生成器で生成された拡散符号との逆拡散を行う逆拡散器と、
逆拡散された受信信号と、前記データ部パイロットパターン生成器で生成されたデータ部パイロットパターンとの相関値を算出する相関器と、
前記相関器から出力される相関値を、前記位相変化検出器において生成された同相加算数制御信号により規定される同相加算数だけ同相加算する同相加算器と、
前記同相加算器の出力を電力加算してディレイプロファイルを生成する電力加算器と、
を備えている、ことを特徴とする請求項４記載の受信装置。The data part delay profile generator, a data part spreading code generator for generating a spreading code for the data part;
A data part pilot pattern generator for generating a pilot pattern for the data part;
A despreader that despreads the received signal and the spread code generated by the data part spread code generator;
A correlator for calculating a correlation value between the despread received signal and the data part pilot pattern generated by the data part pilot pattern generator;
An in-phase adder for adding in-phase the correlation value output from the correlator by the in-phase addition number defined by the in-phase addition number control signal generated in the phase change detector;
A power adder that adds power to the output of the in-phase adder to generate a delay profile;
The receiving apparatus according to claim 4, further comprising:

ランダムアクセスバースト信号の受信にあたり、プリアンブル部で検出された位相変化量を検出する第１のステップと、
前記位相変化量の検出結果に基づき、データ部のパスをサーチするためのディレイプロファイルを求めるための同相加算回数を制御する第２のステップと、
を含み、
前記第１のステップでは、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル部の長さに相当する受信信号シーケンスを複数組に分割した部分受信信号シーケンスを逆拡散して得られた信号と所定パターンとの複数の相関値に基づき、プリアンブルであるか検出する、ことを特徴とする受信方法。A first step of detecting a phase change amount detected by a preamble part upon reception of a random access burst signal;
A second step of controlling the number of in-phase additions for obtaining a delay profile for searching the path of the data portion based on the detection result of the phase change amount;
Only including,
In the first step, a plurality of correlation values between a signal obtained by despreading a partial received signal sequence obtained by dividing a received signal sequence corresponding to the length of the preamble portion of the random access channel into a plurality of sets and a predetermined pattern A reception method characterized by detecting whether it is a preamble based on .

前記第１のステップが、受信信号を入力し、ランダムアクセスチャネルのプリアンブル部の長さに相当する受信信号シーケンスを複数組に分割したそれぞれの部分受信信号シーケンスについて逆拡散し、該逆拡散して得られたそれぞれの信号と所定パターンとの相関値を求める逆拡散ステップと、
前記複数の相関値から、前記受信信号シーケンスがプリアンブルであるか検出するプリアンブル検出ステップと、
前記複数の相関値から、検出されたプリアンブルにおける位相変化量を検出し、前記位相変化量に応じて、ディレイプロファイル生成のための相関値の同相加算回数を制御する信号を出力する位相変化検出ステップと、
を含む、ことを特徴とする請求項１１記載の受信方法。The first step receives a received signal, despreads each partial received signal sequence obtained by dividing the received signal sequence corresponding to the length of the preamble portion of the random access channel into a plurality of sets, and despreads the received signal sequence. A despreading step for obtaining a correlation value between each obtained signal and a predetermined pattern;
A preamble detection step of detecting whether the received signal sequence is a preamble from the plurality of correlation values;
A phase change detection step of detecting a phase change amount in the detected preamble from the plurality of correlation values, and outputting a signal for controlling the number of in-phase additions of correlation values for delay profile generation according to the phase change amount When,
The reception method according to claim 11, further comprising:

前記第２のステップが、ランダムアクセスチャネルのメッセージ部の受信信号を入力した際に、前記受信信号を逆拡散し、逆拡散して得られた信号と予め定められたデータ部の所定のパターンとの相関値を算出し、前記相関値の同相加算を前記位相変化検出ステップで制御される回数分行い、同相加算された相関結果を電力加算して、ディレイプロファイルを生成するステップを含む、ことを特徴とする請求項１２記載の受信方法。When the received signal of the message part of the random access channel is input in the second step, the signal obtained by despreading and despreading the received signal, and a predetermined pattern of a predetermined data part, Calculating a correlation value of the correlation value, performing in-phase addition of the correlation values for the number of times controlled in the phase change detection step, and adding power to the correlation result obtained by the in-phase addition to generate a delay profile. The receiving method according to claim 12, wherein:

受信装置が、端末から、ランダムアクセス送信のプリアンブルを受信した際に、前記受信したプリアンブルに対して、プリアンブル長を複数に分割したそれぞれの部分プリアンブルについて、拡散符号による逆拡散、および、逆拡散して得られた信号と固定パターンとの相関値の算出を行い、算出された相関値を出力するステップと、
前記受信装置が、複数に分割された部分プリアンブルの相関値から、位相変化量を算出し、算出された位相変化量から、ディレイプロファイル生成における同相加算回数を制御するステップと、
前記受信装置が、受信信号をデータ部拡散符号にて逆拡散した信号と所定のデータ部パイロットパターンとの相関値を算出し、前記相関値を前記制御された同相加算数だけ同相加算を行い、同相加算された相関結果を電力加算してディレイプロファイルを生成するステップと、
を含む、ことを特徴とする受信方法。When a receiving apparatus receives a random access transmission preamble from a terminal, each of the partial preambles obtained by dividing the preamble length into a plurality of preambles is despread and spread using a spreading code. Calculating a correlation value between the obtained signal and the fixed pattern, and outputting the calculated correlation value;
The receiver calculates a phase change amount from the correlation value of the partial preamble divided into a plurality, and controls the number of in-phase additions in delay profile generation from the calculated phase change amount;
The receiver calculates a correlation value between a signal obtained by despreading the received signal with a data part spreading code and a predetermined data part pilot pattern, and performs the in-phase addition of the correlation value by the controlled number of in-phase additions. A step of generating a delay profile by adding power to the correlation result obtained by the in-phase addition; and
A receiving method comprising:

受信装置が、端末から、ランダムアクセス送信のプリアンブルを受信した際に、受信したプリアンブルに対して、プリアンブル長を前半及び後半の２つに分割したそれぞれの部分プリアンブルについて、拡散符号による逆拡散、および、逆拡散して得られた信号と固定パターンとの相関値の算出を行い、算出された相関値を出力するステップと、
前記受信装置が、プリアンブル前半部分と後半部分の相関値を合成して、受信電力値を算出し、検出閾値との比較を行い、閾値を越えていたらプリアンブルが検出されたと判定するステップと、
前記受信装置が、プリアンブル前半部分と後半部分の相関値から、位相変化量を算出し、算出された位相変化量から、ディレイプロファイル生成における同相加算回数を制御するステップと、
前記受信装置が、ランダムアクセス送信のメッセージ部の受信信号を、データ部拡散符号にて逆拡散した信号と所定のデータ部パイロットパターンとの相関値を算出し、前記相関値を前記制御された同相加算数だけ同相加算を行い、同相加算された相関結果を電力加算してディレイプロファイルを生成するステップと、
前記受信装置が、前記生成されたディレイプロファイルから、受信信号の強度レベルを検出し、最適な複数の受信パスを選択するステップと、
前記受信装置が、前記選択された受信パスをそれぞれのフィンガに割り当て、復調処理を行い、受信復調データを生成するステップと、
を含む、ことを特徴とする受信方法。When a receiving apparatus receives a random access transmission preamble from a terminal, despreading using a spreading code for each partial preamble obtained by dividing the preamble length into two parts, the first half and the second half, of the received preamble, and Calculating a correlation value between a signal obtained by despreading and a fixed pattern and outputting the calculated correlation value;
The receiver synthesizes the correlation values of the first half and the second half of the preamble, calculates a received power value, compares it with a detection threshold, and determines that a preamble has been detected if the threshold is exceeded;
The receiver calculates a phase change amount from the correlation values of the first half and the second half of the preamble, and controls the number of in-phase additions in delay profile generation from the calculated phase change amount;
The receiving apparatus calculates a correlation value between a signal obtained by despreading a reception signal of a message part of random access transmission using a data part spreading code and a predetermined data part pilot pattern, and the correlation value is calculated based on the controlled same value. Performing in-phase addition for the number of phase additions, and adding a power to the correlation result obtained by in-phase addition to generate a delay profile; and
The receiving device detects an intensity level of a received signal from the generated delay profile and selects an optimal plurality of receiving paths;
The receiver assigns the selected reception path to each finger, performs a demodulation process, and generates reception demodulation data;
A receiving method comprising: